一种利用强场激光检测火焰内颗粒物分布的装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种利用强场激光检测火焰内颗粒物分布的装置与方法，属于超快激光传感技术领域，利用燃烧场中飞秒光丝核区高强度特性产生非线性频率转换，原位产生光谱位于紫外区域的三次谐波。燃烧场中颗粒物对三次谐波进行散射，利用侧向收集的散射信号强弱可以得到燃烧场中颗粒物的分布信息。这种基于燃烧场中超快激光成丝产生三次谐波作为泵浦源的光散射技术将应用于燃烧环境下颗粒物的远程原位监测领域，具有可远程探测、低损耗的突出优点，极其适用于复杂燃烧环境下如高温高压燃烧场的颗粒物的分析。

【技术实现步骤摘要】
一种利用强场激光检测火焰内颗粒物分布的装置与方法
本专利技术属于超快激光传感
，具体涉及一种利用强场激光在燃烧场中成丝产生三次谐波远程、原位检测火焰内颗粒物分布的装置与方法。
技术介绍
目前，在我国能源结构中，尽管能源类型逐步呈现多元化，但不可再生的化石能源仍然占据着最大比重。化石能源在燃烧过程中会产生颗粒物，其中包含尺寸较小(1-5nm)的纳米颗粒物，和尺寸较大(10-100nm)的烟灰颗粒，如若燃烧不充分，这些颗粒物会直接排放到大气中，从而对环境造成严重污染，威胁着生态安全。研究表明燃烧产生的颗粒物是光化学烟雾以及雾霾天气频发的“罪魁祸首”之一，。因此，对燃烧场中颗粒物的实时监测分析对改进燃烧方式，提高能量转化效率、减少污染物排放等具有极其重要的意义。光学技术，例如吸收/消逝光谱与激光散射光谱结合技术、激光诱导白炽光技术、动态光散射技术等，以其超高的时间空间分辨能力，非外侵、无需采样等特点在燃烧场中颗粒物的实施监测分析领域受到人们的青睐。强飞秒激光在光学介质内部传播时会形成狭长的、高激光功率密度区域，通常将之称为飞秒激光光丝，它主要是克尔自聚焦效应与等离子体散焦效应共同调制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用强场激光检测火焰内颗粒物分布的装置，其特征在于，包括飞秒激光放大器(1)、二分之一波片Ⅰ(2)、偏振片(3)、介质膜高反射镜(4)、二分之一波片Ⅱ(5)、平凸透镜(6)、酒精灯(7)、三维精密位移平台(8)、双凸透镜(9)及配有增强电荷耦合器件的光栅光谱仪(10)；其中，飞秒激光放大器(1)输出的激光依次经过竖直放置的二分之一波片Ⅰ(2)、偏振片(3)、介质膜高反射镜(4)、二分之一波片Ⅱ(5)及平凸透镜(6)后，在平凸透镜(6)后形成飞秒激光光丝；三维精密位移平台(8)放置于平凸透镜(6)的焦点位置范围内，酒精灯(7)放置在三维精密位移平台(8)上，三维精密位移平台(8)的三维方向上...

【技术特征摘要】
1.一种利用强场激光检测火焰内颗粒物分布的装置，其特征在于，包括飞秒激光放大器(1)、二分之一波片Ⅰ(2)、偏振片(3)、介质膜高反射镜(4)、二分之一波片Ⅱ(5)、平凸透镜(6)、酒精灯(7)、三维精密位移平台(8)、双凸透镜(9)及配有增强电荷耦合器件的光栅光谱仪(10)；其中，飞秒激光放大器(1)输出的激光依次经过竖直放置的二分之一波片Ⅰ(2)、偏振片(3)、介质膜高反射镜(4)、二分之一波片Ⅱ(5)及平凸透镜(6)后，在平凸透镜(6)后形成飞秒激光光丝；三维精密位移平台(8)放置于平凸透镜(6)的焦点位置范围内，酒精灯(7)放置在三维精密位移平台(8)上，三维精密位移平台(8)的三维方向上均采用手动调节；在激光传播方向的垂直方向上放置双凸透镜(9)，双凸透镜(9)与飞秒激光光丝的垂直距离为双凸透镜(9)的二倍焦距，配有增强电荷耦合器件的光栅光谱仪(10)的狭缝与双凸透镜(9)的垂直距离为双凸透镜(9)的二倍焦距，从而构成2f-2f成像系统。2.如权利要求1所述的一种利用强场激光检测火焰内颗粒物分布的装置，其特征在于，所述的飞秒激光放大器系统(1)为带有振荡器的飞秒激光放大器，其工作中心波长为800nm，脉冲宽度为35fs-200fs，重复频率为1Hz-1000Hz，单脉冲能量为0.5mJ-4.0mJ。3.如权利要求1所述的一种利用强场激光检测火焰内颗粒物分布的装置，其特征在于，所述的二分之一波片Ⅰ(2)和二分之一波片Ⅱ(5)的通光孔径均为25.4mm-38.1mm，工作波长为680nm-1100nm。4.如权利要求1所述的一种利用强场激光检测火焰内颗粒物分布的装置，其特征在于，所述的偏振片(3)为布儒斯特镜片，可以在满足特定角度入射后，所使用的反射光束均为竖直线偏振光。5.如权利要求1所述的一种利用强场激光检测火焰内颗粒物分布的装置，其特征在于，所述的平凸透镜(6...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐淮良，臧宏伟，李贺龙，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22